Simulación de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

Simulación de Procesos con ASPEN HYSYS Ing. David Erick Lapaca Mollo

PRESENTACIÓN • Ing. Qmc. David E. Lapaca M. • Titulado de la Carrera de Ingeniería Química de la UAGRM • Diplomado en Ingeniería del Gas Natural • Diplomado en Producción de Hidrocarburos • Diplomado en Instrumentación y Control de Procesos • Diplomado en Educación Superior • Maestría en Procesos Industriales del Gas y Petróleo

PRESENTACIÓN • Docente de Catedra Facultad Integral del Norte • Docente Capacitador Unidad de Postgrado de la Facultad de Tecnologia • Docente Capacitador Instituto para la Excelencia en los Negocios de Gas, Energía e Hidrocarburos INEGAS • Ingeniero de Procesos en SIGNA INGENIEROS • Ingeniero de Procesos en PONEX • Consultor Externo de empresas de Ingenieria

Curso Básico de Simulación de Procesos con ASPEN HYSYS Objetivos Básicos: Una vez concluido el curso el estudiante será capaz de: • • • • • •

Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys. Ingresar componentes y definir un paquete de fluidos. Simular Unidades de Procesos. Simular procesos con recirculacion Realizar cálculos termodinámicos. Operaciones Logicas

Introducción • La simulación de procesos se ha convertido en una herramienta básica y fundamental para los ingenieros en la etapa de formación y en el ejercicio de su profesión. • Los simuladores de procesos se utilizan en las industrias para: • • • • •

Elaboración de proyectos. Diseño y especificación de equipos. Localización y resolución de problemas. Control de procesos. Optimización.

Introducción • Se aplica a todo tipo de industrias : • • • • •

Exploración & Producción. Plantas de separación y tratamiento de gas Refinación del petróleo Petroquímica. Química

¿Qué es Simulación? • La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante un modelo, que permite analizar sus características. • A través del modelo se trata de explicar el comportamiento de un proceso, sistema o unidad industrial.

¿Qué es Simulación? • Los modelos se establecen a través de ecuaciones basadas en Leyes Fundamentales: • • • • • • •

Continuidad (Balance de Materia) Balance de Energía Balance de Cantidad de Movimiento Ecuaciones de Transporte Ecuaciones de Estado Equilibrio Actividad

¿Qué es un Simulador? • Con el fin de que el modelo se aproxime más a la realidad, éste se torna complejo en su formulación y difícil en su resolución. De ahí la necesidad de emplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario o Simuladores de Procesos comerciales • Los simuladores son paquetes computacionales que resuelven los modelos utilizando métodos numéricos

¿Qué es un Simulador? • Con el fin de que el modelo se aproxime más a la realidad, éste se torna complejo en su formulación y difícil en su resolución. De ahí la necesidad de emplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario o Simuladores de Procesos comerciales • Los simuladores son paquetes computacionales que resuelven los modelos utilizando métodos numéricos

¿Por qué Simular? • Las herramientas que apoyan la planificación de procesos están jugando un rol cada vez más importante para asegurar que un sistema exitoso pueda ser diseñado en el período de tiempo más corto posible. • La simulación permite visualizar un sistema en operación y claramente demostrar la habilidad o impotencia del sistema para lograr los objetivos de rendimiento exigidos.

Simuladores de Procesos • Existen muchos simuladores comerciales para diferentes aplicaciones: mecánicas, procesos, hidráulica, estructural, etc. • Los simuladores enfocados al área de procesos son: • • • • •

ASPEN HYSYS PROMAX CHEMCAD PRO II / PROVISION OLGA

¿Cuándo usar un Simulador? • En general propósitos:

se

lleva

acabo

con

• Diseño. • Operación bajo nuevas condiciones.

dos

Simular no es diseñar ¿Hysys es una herramienta imprescindible para diseñar? • Los parámetros de diseño como numero de tubos de un intercambiador de calor , diámetro de la carcasa y número de platos de una columna no pueden ser calculados por Hysys. • Hysys es una herramienta que proporciona una simulación de un sistema que se describe con anterioridad • Hysys puede emplearse como herramienta de diseño, probando varias configuraciones del sistema para optimizarlo. • Se debe tener en cuenta que HYSYS SIMULA Y EL INGENIERO DISEÑA

Limitaciones de los simuladores • Se debe tener en cuenta que los resultados de una simulación no son siempre fiables y estos se deben analizar críticamente. • Hay que tener en cuenta que los resultados dependen de: • La calidad de los datos de entrada • De que las correlaciones empleadas sean las apropiadas (escoger bien el paquete termodinámico) • Elección adecuada el proceso.

ASPEN HYSYS • HYSYS es un simulador de Procesos, estático secuencial modular, aplicado a la industria química, petroquímica. • Permite realizar simulaciones en estado estacionario y dinámico, calculo de propiedades Fisicoquímicas, dimensionamiento de equipos incluyendo costos. Calculo de cargas de calor, requerimientos de energía, equilibrio químicos y de fases • Herramienta de apoyo en la elaboración de proyectos en todas susetapas (Conceptual, Básica, Detalle) • Herramienta para Optimizar Procesos existentes e incrementar la rentabilidad.

ASPEN HYSYS • • • • •

BASE DE DATOS Contiene mas de 1500 componentes sólidos, líquidos y gaseosos Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras. Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad Electrolitos.

• •

BASE DE CRUDOS Contiene propiedades de muchos experimentales

• • •

CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas. Modelos de interconversión de curvas de destilación

Crudos a partir de datos

ASPEN HYSYS • MODELOS TERMODINAMICOS • Contiene mas de 35 modelos matemáticos para equilibrios L-V; L-L y calculo de Entalpías Modelos de Actividad

Ecuación de Estado

Miscelaneos

Chien Null Extended NRTL General NRTL Margules NRTL UNIQUAC Van Laar Wilson

BWRS GCEOS Glycol Package Kabadi-Danner Lee-Kesler-Plocker MBWR Peng-Robinson PRSV Sour SRK Sour PR SRK

Amine Pkg ASME Steam Aspen Properties Clean Fuels PKg DBR Amine Package Infochem Multiflash MBWR NBS Steam Neotec Black Oil OLI-Eletrolyte

ASPEN HYSYS • •

OPERACIONES UNITARIAS HYSYS posee un integración grafica que permite modelar mas de 40 diferentes operaciones Unitarias: • • • • • • • • • • •

Acumuladores Flash Columnas de Destilación, azeotropica, Columnas de Absorción. Reactores Continuos y Batch Compresores Turbinas Bombas Intercambiadores de Calor Separador Mezcladores Válvulas de bloqueo y Control

ASPEN HYSYS • MODULOS ADICIONALES • HYSYS contiene módulos adicionales como ser: • RefSYS Ops • Upstream Ops • HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor) • PIPESYS (Tuberías) • SPS-HYSYS Tuberias (Cristalización - Secado – Ciclones) • OLGA • SULSIM • HYSIM

MODELOS TERMODINAMICOS • Antes de la era de la computadora el 40% del tiempo de un proyecto era invertido en validar los modelos termodinámicos. • La selección de un Modelo Termodinámico adecuado para la predicción de la Entalpia (H) y la Constante de Equilibrio (K) es fundamental para el proceso de simulación. • La selección de un modelo inapropiado puede resultar en problemas de convergencia y resultados erróneos. • Cada modelo es apropiado solamente para ciertos tipos de compuestos y limitado a ciertas condiciones de operación

MODELOS TERMODINAMICOS • Hay 4 categorías de Modelos Termodinámicos: • Ecuaciones de Estado (E-o-S) • Modelos de Actividad (Coeficiente de Actividad) • Empíricos • Especial para Sistemas Específicos

MODELOS TERMODINAMICOS

• HIDROCARBUROS


• QUIMICOS


• ESPECIALES


• MODELOS PARA SISTEMAS

ASPEN HYSYS

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INTRODUCCIÓN AL ENTORNO ASPEN HYSYS

ENTORNO ASPEN HYSYS ENTORNO HYSYS • Abra HYSYS haciendo clic en: • Iniciar > Programas > Hyprotec > HYSYS 3.2 > HYSYS

INICIAR UN NUEVO CASO • Haciendo clic en el botón New Case • Aparece la ventana del administrador básico de simulación Simulation Basis Manager • El Simulation Basis Manager contiene una serie de pestañas que iremos describiendo a lo largo del curso.

INGRESO DE COMPONENTES • Seleccionamos la etiqueta Components del Simulation Basis Manager y hacemos clic en Add con lo cual aparece la librería de componentes. Esta librería en su parte izquierda tiene tres conceptos: Components (Los que están en la base de datos del programa), Hypotetical (Cuando vamos a formular un componente nuevo) y Other.

INGRESO DE COMPONENTES •

Usted puede seleccionar componentes para su simulación usando varios métodos diferentes: MATCH, COMPONENT LIST y FAMILY FILTER. Seleccione de la librería de componentes Cloroformo, Nitrogeno, H2S,CO2,C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5,nC6 y H2O.

•

Nota: se puede añadir un rango de componentes resaltando el rango entero y presionando el botón Add Pure.


Muestra una lista de los compuestos que: empiecen por metha, que sean compatibles con el paquete Peng Robinson y que sean alcoholes. Los que tienen x son los que no son recomendados para ese paquete.

INGRESO DE COMPONENTES • •

Seleccionando la opción RECOMENDED ONLY solo aparecen los compuestos filtrados anteriores pero que son recomendados para ese paquete. NOTA: SE DEBE DESACTIVAR EL FILTRO PARA SEGUIR LA BUSQUEDA SI NO SE VA A USAR MAS POR QUE AUNQUE SE CIERRE LA VENTANA FILTERS ESTA SIGUE FUNCIONANDO


Aparecen varios compuestos con formula CH4 y muestra los sinónimos por que esta activada la opción


Al adicionar el compuesto salen de la lista los sinónimos. Pero queda CH4 correspondiente al Refrig-50 (otro compuesto diferente)


Al seleccionar todos los componentes se ve la siguiente pantalla


El nombre de la lista de componentes, en este caso es: PLANTA DE GAS,presione la tecla


Y cierre la ventana, con lo cual de regreso al Simulation Basis Manager aparece la lista creada


La base de datos que trae HYSYS es muy grande, pero es un simulador muy orientado a la empresa petroquímica, y es difícil encontrar componentes de otro tipo de empresas, como son los sulfatos, óxidos ... y demás componentes inorgánicos.

•

Las últimas versiones de HYSYS ya incluyen el paquete de electrolitos, donde podemos incluir sustancias que están en forma de electrolitos y pueden variar las propiedades coligativas de la mezcla.

•

También podemos incluir algunos componentes, que aunque no están en la base de datos, se pueden adicionar ingresando sus parámetros característicos del componente (Esto lo veremos más adelante).

•

Fluid Package • •

Concepto de Fluid Package El Paquete de Fluidos contiene toda la información para cálculos físicos de las propiedades de componentes. Al abrir la pestaña Fluid Pkgs del Simulation Basis Manager, se pueden usar múltiples Fluid Packages dentro de una simulación asignándoselos a diferentes flowsheets y acoplando los flowsheets.

• •

Selección del Fluid Package El segundo paso para la simulación es definir el Fluid Package. Este paso es muy importante y no se debe tomar a la ligera, ya que definirá la base de la simulación. Si tenemos una buena base, tendremos una buena simulación, pero si introducimos un error desde el principio, este se agravará con el desarrollo de la simulación.

Fluid Package • • •

Para definir el Fluid Package: En el Simulation Basis Manager seleccione la etiqueta Fluid Pkgs hacer clic en el botón Add. Seleccionar Activity Models y seleccionar Peng-Robinson como el paquete de propiedades (Property Package) para este caso. y seleccione la lista de componentes para la cual deseamos colocar la opción termodinámica.

Fluid Package • •

Exportando Fluid Packages HYSYS permite exportar Fluid Packages para usarlos en otras simulaciones. Esta funcionalidad le permite crear un simple y común Fluid Package el cual usted puede usarlo en múltiples casos. • Click sobre la etiqueta de Fluid Pkgs resalte el Paquete de Fluido deseado • Presione el botón Export. • Ingrese un único nombre) para el Fluid Package y presione el botón OK.

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CORRIENTES Y MEZCLAS

CLASES DE CORRIENTES EN HYSYS • HYSYS utiliza el concepto de corrientes de materia y corrientes de energia. • Las corrientes de materia requieren de la especificacion del flujo y de aquellas variables que permitan la estimacion de todas sus propiedades fisicas y termodinamicas. • Las corrientes de energia se utilizan para representar los requerimientos energeticos en unidades como intercambiadores de calor, bombas, etc y se especifican con solo la cantidad de energia intercambiada o transferida.

CLASES DE CORRIENTES EN HYSYS • Las corrientes de materia se observa por defecto con el color azul • Las corrientes de energia se observa por defecto con el color rojo

CORRIENTES DE MATERIA • Es el elemento mas simple que un ingeniero de proceso debe especificar es una simple corriente homogenea. • Las variables que definene a una corriente que contiene C componentes son: Variables

Cantidad

Composicion

C

Temperatura

1

Presion

1

Flujo

‐

Total de Variables

C+2

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Para instalar una corriente de materia primeramente debe estar especificado los componentes y el Paquete de Fluido (Unidad 1), es decir debe estar completamente especificado el Administrador Basico de la Simulacion • Y seguidamente hacer ingresar al Ambiente de la Simulacion

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Para insertar una corriente de materia podemos realizarlo mediante la paleta de objetos selecciónando el icono • De igual manera podemos realizarlo apretando del teclado la tecla F11

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Para proceder a especificar una corriente de materia se realiza doble click en la corriente de materia instalada. A lo cual aparecera la siguiente ventana.

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Para proceder a especificar la composicion seleccionamos la opcion “Composition”

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Luego realizamos click en el Boton “Edit” y procedemos a especificar la composicion, luego de especificar la base de la composicion y colocar los valores procedemso a dar click en el boton “OK”

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Asigne una presion de 7500 Kpa y una temperatura 10 C. ?Cuanto es la fraccion vaporizada? ?Porque la corriente de no esta completamente especificada? • Asigne un flujo molar de 100 kgmol/hr y observe el “OK que aparece en la banda verde lo que significa que la corriente esta completamente especificada

INSTALACION DE UNA CORRIENTE DE MATERIA • Borre la temperatura y mantenga la presion de 7500 Kpa. • Especifique una entalpia molar de -15000 KJ/Kgmol. ?Cuanto es la temperatura, la fraccion de vapor? • Borre la presion y mantenga la entalpia molar. Especifique la temperatura de 980 C ? Cuanto es la presion, la fraccion de vapor? • Borre la temperatura y asigne un valor de 200 C ?Como se explica el error que reporta HYSYS?

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EJERCICIO #1

EJERCICIO #1 • Se bombea condensado mediante un ducto desde la Estación A hasta la Estación B llega un momento en que se presentan inconvenientes en la Estación B por lo cual de activa la Válvula Shutdown V-2 mientras tanto la Estación A sigue bombeando condensado hasta que llena todo el ducto de líquido y posteriormente actúa la Válvula V-1. Este inconveniente transcurre a las 7 de la mañana cuando la temperatura de la línea es de 80 F y la presión es de 200 psia. Cuando llega las 13:00 Hrs la temperatura del fluido es de 150 F. Si la línea es de clase ANSI 600 (Presión Máxima Admisible = 1480 Psig). Identifique si el ducto necesitara una válvula de alivio por expansión térmica

EJERCICIO #1 Componente

% Molar

Metano

0,000050

Etano

0,000100

Propano

0,001106

I‐Butano

0,033170

n‐Butano

0,193115

I‐Pentano

0,193115

n‐Pentano

0,193115

Hexano

0,193115

Heptano

0,193115

Total

1,000000

EL COMPONENTE PURO P1

C3 LIQUIDO

P

V1

T = CONSTANTE

Hg

Hg

P1

V2

P2

P3

P2 P4

P3

V1 V2

V3

V4

V

V3

Hg

P4

V4

Hg

EL COMPONENTE PURO

P T5 T4 T3 T2 T1 V

EL COMPONENTE PURO: DIAGRAMA P-V P Punto crítico

∆V

Fase Vapor

Isoterma 600 F ∆V Fase Liquida Mezcla

Isoterma 2

Isoterma 212 F

vl T

1550:1

10:1

vv

v

EL COMPONENTE PURO: CARACTERISTICAS



A TEMPERATURA FIJA, DOS FASES COEXISTEN A LA PRESION DE VAPOR



CURVA DE PUNTOS DE ROCÍO Y BURBUJAS COINCIDENTES EN DIAGRAMA P-T



MÁXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES: TC



MÁXIMA PRESIÓN PARA DOS FASES: PC PUNTO CRITICO

CURVAS DE PRESION DE VAPOR

COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA MULTICOMPONENTE

MEZCLAS MULTICOMPONENTES P

C3, C4

V1

P1

V2

P2

T = CONSTANTE

P1

Hg

Hg

P2 P3 P4

P3 V1 V2

V3

V4

V3

P4

V4

V Hg

Hg

MEZCLAS MULTICOMPONENTES

P

P T5 T4 T3 T2 T1

V

T1

T2

T3

T4

T5

T

A una misma temperatura se observan dos Pv

MEZCLAS MULTICOMPONENTES Punto critico Mezcla

P Punto critico Componente A

Punto critico Componente A

Rango de P para dos fases Rango de T para dos fases

T




A TEMPERATURA FIJA, DOS COEXISTEN A VARIAS PRESIONES



CURVA DE PUNTOS DE ROCÍO Y BURBUJAS DIFERENTES EN DIAGRAMA PT



MÁXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES: DIFERENTE DE TC



MÁXIMA PRESIÓN DIFERENTE DE PC



PUNTO CRITICO DE MEZCLA >> Pca y Pcb

PARA

DOS

FASES

FASES:



P

Liquido

•

Punto critico Gas

20% 40%

60%

80%

TR

T

MEZCLAS MULTICOMPONENTES P P

a Zona retrograda

Liquido Cricondenbarico

•

Punto critico

b c d

e

Dos fases

f

Cricondentermico

Liquido

Vapor

t

100 %

Gas

80 % 90 %

T


CURVA DE PTOS DE BURBUJA: LUGAR GEOMETRICO DE LOS PUNTOS DONDE UNA BURBUJA INFINITESIMAL DE VAPOR COEXISTE CON EL LIQUIDO CURVA DE PTOS DE ROCÍO: LUGAR GEOMETRICO DE LOS PUNTOS DONDE UNA GOTA INFINITESIMAL DE LIQUIDO COEXISTE CON EL VAPOR


PUNTO CRITICO: LUGAR DONDE CONVERGEN LAS CURVAS DE BURBUJA Y ROCIO LAS PROPIEDADES INTENSIVAS DE LAS FASES SON IDENTICAS: ρ, μ, h, s CAMBIO DE FASES SIN CALOR LATENTE

MEZCLAS MULTICOMPONENTES T= T

c Gas Condensado

P

Punto critico

•

P R

T max

Dos presiones de rocío Temperatura constante

PB Dos temperaturas de burbuja a presión constante P R

T

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UTILIDADES DE CORRIENTES DE MATERIA

UTILIDADES DE CORRIENTES DE MATERIA • HYSYS dispone de la opción “Utilities”, que es un conjunto de herramientas que interactúan con una corriente de materia suministrando información adicional para su análisis, como los diagramas presión-volumen-temperatura y otros. Después de instalada, la información anexada se convierte en parte del diagrama de flujo de tal manera que cuando cambian las condiciones dela corriente, automáticamente calcula los otros cambios en las condiciones afectadas.

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Para realizar un diagrama de propiedades de una corriente se debe tomar en cuenta que: • Se debe especificar al menos la composicion de la corriente de materia (con esto se quiere decir que se debe elegir los componentes, paquete de fluido y se debe introduccion la composicion ya sea en fraccion molar, masica o volumetrica) •

En este ejercicio trabajaremos con la corriente de materia especificada en el ejercicio anterior

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Posteriormente seleccionar la pestaña de «Attachments» y luego seleccionar la opcion de «Utilities»

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Luego realizar click en el boton «Create» y emergerá la siguiente ventana con las utilidades disponibles para la corriente de materia selecciónada.

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Seguidamente seleccionar la utilidad «Envelope Utility» la cual nos graficara la envolvente de fase y presionar el boton «Add Utility», en esta primera ventana la utilidad nos indica el Punto Critico y de igual manera el Cricondentermico y Cricondenbarico

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Posteriormente seleccionar la pestaña «Performance» para poder graficar las distintas envolventes.

DIAGRAMA DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE • Si se requiere los datos para ser exportado a otro programa, se los puede observacion en la opcion «Tables», en el cual se pueden obtener los datos de la curva de burbuja, curva de rocio, curva de calidad del vapor, lineas isotermicas, lineas isobaricas,.

PROPIEDADES CRITICAS DE UNA CORRIENTE • Para realizar un estudio de las propiedades criticas de la corriente de materia (mezcla) se selecciona «Critical Propierties» de la ventana de «Available Utilities» (Utilidades Disponibles)

PUNTO DE FORMACION DE HIDRATOS • Para realizar un estudio del punto de formacion de hidratos de una corriente de materia se selecciona «Hydrate Formation Utility» de la ventana de «Available Utilities» (Utilidades Disponibles)

PUNTO DE FORMACION DE HIDRATOS • Para tener una informacion mas detallada del punto de formacion de hidratos se puede seleccionar la pestaña de «Performance», en el cual nos indica la temperatura a la que se llegara a formar el hidrato manteniendo la presion constante, de igual manera la presion a la que se llegara a formar el hidrato manteniendo la temperatura constante.

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • La herramienta “Property Table” permite examinar las tendencias de una propiedad, dentro de un intervalo de condiciones, tanto en forma tabular como gráfica. Esta facilidad calcula variables dependientes para un intervalo o conjunto de valores de variable independiente especificada. • Para añadir una utilidad se lo puede realizar de igual manera mediante el teclado oprimiendo las teclas Ctrl+U

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • •

Seleccionar de la casilla derecha «Property Table» de la ventana emergente y presionar el botón «Add Utility». Debido a que no se cuenta con una corriente de materia seleccionada aparece un mensaje en la barra de estado «Requires a Stream» por lo cual procedemos a presión el botón «Select Stream»

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • Seguidamente seleccionar la corriente a la cual se desea realizar el estudio y presion el boton «OK».

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • Existen dos metodos para especificar el modo de trabajo de una variable: • Modo Incremental.- En el modo incremental en el cual se debe especificar «Low Bound» (Valor Bajo) y «High Bound» (Valor Alto) y el «# of Increments» (Numero de Incrementos) el cual se refiera a la division de rango entre el Valor alto y el Valor Bajo.(ej: Valor Alto =100 Valor Bajo=0 Numero de Incremento= 4, el estudio se realizara para 0, 25, 50, 75, 100) • Modo Estatico.- En este modo se le dan valores estaticos a la variable

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • Especificar la ventana teniendo en cuenta a primera variable independiente la temperatura con modo incremental y la segunda variable independiente la presion con modo estatico

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES •

Ya definiendo las variables independientes se procede a definir las propiedades a realizar el estudio. Para definirla seleccionamos la opcion de «Dep. Prop» y añadimos una propiedad al realizar click en el boton «Add», de la lista emergente seleccionamos la Densidad (Mass Density) y añadimos presionando el boton «OK»

TABLA DE PROPIEDADES DE CORRIENTES • Y como ultimo pasamos realizamos click en el boton «Calculate»

UTILIDADES DE CORRIENTES DE MATERIA • HYSYS dispone de la opción “Utilities”, que es un conjunto de herramientas que interactúan con una corriente de materia suministrando información adicional para su análisis, como los diagramas presión-volumen-temperatura y otros. • Después de instalada, la información anexada se convierte en parte del diagrama de flujo de tal manera que cuando cambian las condiciones dela corriente, automáticamente calcula los otros cambios en las condiciones afectadas.

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DIVISORES, MEZCLADORES Y FRACCIONADORES

DIVISOR DE CORRIENTES • Un divisor de una corriente como el que muestra la Figura, fracciona el flujo de dicha corriente en “n” corrientes de producto.

MODELO MATEMATICO DE UN DIVISOR DE CORRIENTES • Las ecuaciones que modelan la división de una corriente en varias otras se plantean con los balances de materia para cada componente y el balance entre el contenido energético entre la corriente de entrada y las de salida y la corriente de energía, de la siguiente manera •

Balance de Materia

•

Balance de Energia

MODELO MATEMATICO DE UN DIVISOR DE CORRIENTES •

Siendo que las corrientes de salida presentan las mismas composiciones, temperatura y presión de la corriente de entrada se cumplen las siguientes restricciones: • Igualdad de Concentraciones

•

Igualdad de Temperaturas

•

Igualdad de Presiones

ANALISIS DE VARIABLES DE DISEÑO EN UN DIVISOR DE CORRIENTES • • • •

Corrientes de entrada y salida Corriente de energía Total Variables

• • • • • • •

Variables

Ecuaciones o Restricciones

•

Cantidad •

•

3(C + 2) • 1 3(C + 2) + 1 = 3C + 7

•

Cantidad

• C Balances de materia • 1 Balance de energía Igualdades entre las concentraciones de F y F1 • C-1 • 1 Igualdad de temperaturas • 1 Igualdad de presiones • 2C+2 Total Ecuaciones •

Total de Variables de Diseño

•

C+5

MEZCLADOR DE CORRIENTES • La mezcla de varias corrientes tiene un contenido másico que es la suma de los contenidos de cada una de las corrientes mezcladas y las propiedades de temperatura y presión dependen de la composición de cada una de las corrientes mezcladas

MODELO MATEMATICO DE UN MEZCLADOR CORRIENTES • Las ecuaciones que modelan el mezclado de “n” corrientes se plantean con los balances de materia para cada componente y el balance entre el contenido energético de las corrientes de entrada y salida y la corriente de energía, de la siguiente manera •

Balance de Materia

•

Balance de Energia

MODELO MATEMATICO DE UN MEZCLADOR DE CORRIENTES • A diferencia de un «DIVISOR DE CORRIENTES» el «MEZCLADOR DE CORRIENTES» no cumple ni con la igualdad de concentraciones, igualdad de Temperaturas y tampoco con la igualdad de presiones

ANALISIS DE VARIABLES DE DISEÑO EN UN MEZCLADOR DE CORRIENTES • • • •

•


• • • •

Variables


Cantidad •

3(C + 2) • 1 • 3C + 7

•

Cantidad • C • 1 • C+1

Balances de materia Balance de energía Total Ecuaciones •


•

2C+6

FRACCIONADOR DE CORRIENTES • HYSYS dispone de un fraccionador de corrientes o “Splitter” cuya simulación representa la separación de una corriente en dos corrientes que requieren de la especificación de las fracciones de recuperación de cada componente en una de ellas, además de otros cuatro parámetros.

MODELO MATEMATICO DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Siendo F’s los flujos de las corrientes, “z”, “y” e “x” las fracciones molares de los componentes en cada una de las corrientes y “Q” el calor requerido. •

Balance de Materia

•

Balance de Energia

ANALISIS DE VARIABLES DE DISEÑO EN UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • • • •

•


• • • •

Variables


Cantidad •

3(C + 2) • 1 • 3C + 7

•

Cantidad • C • 1 • C+1

Balances de materia Balance de energía Total Ecuaciones •


•

2C+6

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Abra un nuevo caso y defina la siguiente informacion: • Paquete de Fluido: Peng Robinson • Componentes: C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5,nC6 • Unidades: Field

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Instale una corriente de materia con las siguientes especificaciones

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Instale una segunda corriente de materia con las siguientes especificaciones

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Luego de especificar las corrientes de Alimentacion procedemos a insertar el Mixer ubicado en nuestra paleta de objeto. • Para proceder a especificar se realiza doble click sobre el objeto instalado en nuestro PFD (espacio de trabajo)

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Posteriormente procedemos a colocar las corrientes de entrada y salida en nuestro «Mixer» como se muestra en la siguiente figura

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • La corriente «Salida Mixer» debera pasar por un fraccionador de corrientes en el cual se podra separar dando la composicion y condiciones de salida tanto para la corriente de cabeza como para la corriente de fondo, • Para insertar un fraccionador de corriente se lo realiza mediante el icono presente en la paleta de objeto

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Para especificar el fraccionador realizamos doble click en el objeto insertado en nuestro PFD (espacio de trabajo) y especificamos las corrientes de entrada y de salida

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Seleccionar la opcion de «Parameters» y especificar las fracciones de vapor y presiones para los productos de salida.

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Seleccionar la opcion de “Splits” para especificar las fracciones de recuperación cada uno de los componentes en la corriente “Vapor”.

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Seleccionar la pestaña de «Worksheet» y observe las condiciones de la corriente de entrada y las corrientes de salida.

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Seleccionar la opcion de «Composition» y observe las composiciones de la corriente de entrada y las corrientes de salida.

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Luego de especificar las corrientes de Alimentacion procedemos a insertar el divisor de corrientes ubicado en nuestra paleta de objeto. • Para proceder a especificar se realiza doble click sobre el objeto instalado en nuestro PFD (espacio de trabajo)

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Posteriormente procedemos a colocar las corrientes de entrada y salida en nuestro «Tee» como se muestra en la siguiente figura

SIMULACION DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES • Se puede observar que el programa nos solicita colocar «Splits» (porcentaje de division) para ello vamos a la opcion de «Parameters».

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EJERCICIO #2

EJERCICIO #2 • Se tiene un hidrocarburo que entrada a una pipeline con una temperatura de 60 F y una presion de 1200 psig con un flujo de 25 MMSCFD. Verificar si el fluido formara hidrato y si formara hidratos realizar la inyeccion de un inhibidor de formacion de hidratos ya sea MEG (Monoetilenglicol) o MeOH (Metanol) y hallar la taza de inyeccion para bajar la Temperatura de Formacion de Hidratos hasta 5 F. La composiscion del gas es la siguiente

EJERCICIO #2 Componen te Metano

% Molar

Componen te MEG

0,8000

Etano

0,0200

Agua

0,2000

Propano

0,0100

Total

1,0000

I‐Butano

0,0100

n‐Butano

0,0050

I‐Pentano

0,0050

n‐Pentano

0,0030

Hexano

0,0010

Agua

0,2660

Total

1,0000

0,6800

Componen te Metanol

% Molar 1,000

% Masa

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CICLO DE REFRIGERACIÓN

CICLO DE REFRIGERACIÓN • El proceso de refrigeración se usa para cumplir con las especificaciones de punto de rocío por hidrocarburo para el gas de venta. La temperatura a la cual debe ser enfriado el gas depende del nivel requerido para alcanzar las especificaciones de punto de rocío. Este será el requerimiento mínimo de enfriamiento. Enfriar el gas a niveles de temperatura por debajo de este mínimo debe ser justificado por la economía de la recuperación del GLP.

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

DIAGRAMA PRESION VS ENTALPIA

DIAGRAMA PRESION VS ENTALPIA

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Siguiendo el circuito de propano, vemos que es un ciclo simple de refrigeración conformado por: • • • •

Expansión Evaporación Compresión Condensación

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Los elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una válvula de Joule-Thompson, un evaporador y un compresor, además del medio refrigerante. En el ciclo de refrigeración mostrado en la Figura siguiente, la corriente “1” contiene propano líquido saturado a una temperatura de 122 °F y se expande isoentalpicamente en la válvula. La mezcla líquido-vapor en la corriente “2” es vaporizada completamente a una temperatura de 0 °F y, a su vez, dicho vapor es comprimido y condensado para regenerar la corriente “1” en estado de líquido saturado.

CICLO DE REFRIGERACIÓN

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido – Ecuación: Peng Robinson – Componente: Propano – Unidades Field

• Introduzca las siguientes especificaciones – – – – –

Nombre de la corriente : 1 Fracción de vapor: 0.0 Temperatura: 120 °F Flujo molar: 100 lbmol/h Composición (Fracción molar): 1.0

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Instale una válvula de Joule-Thompson seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Valve” y conéctela como se observa en la Figura

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Instale un evaporador seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Heater” y conéctelo como se observa en la Figura 3. ¿Cuántas variables se necesitan introducir para que el conjunto Válvula-Evaporador quede completamente especificado?

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 5 psi en el cuadro “Delta P”. • Haga clic en la pestaña “Worksheet” y en la columna de la corriente “3” introduzca una fracción de vapor de 1.0 y una temperatura de 0 °F ¿Cuánto es el calor requerido en el evaporador?

CICLO DE REFRIGERACIÓN •

Instale un compresor seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Compressor” y conéctelo como se observa en la Figura 4. ¿Cuántas variables se requieren para especificar completamente el compresor?. Si usted introduce una presión de 200 psia a la corriente “4” ¿Por qué converge la simulación del compresor?

CICLO DE REFRIGERACIÓN • Borre la presión de 200 psia introducida en la corriente “4” e instale un condensador seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Cooler” y conéctelo como se observa en la Figura anterior. ¿Cuántas variables se requieren especificar para que converja el conjunto Compresor-Condensador? • Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 5 psi en el cuadro “Delta P” ¿Por qué converge el conjunto Compresor-Condensador con solo especificar la caída de presión en el condensador?

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SEPARACION DE FASES

SEPARACION DE FASES INSTANTANEO • Un separador de fases instantáneo simula la evaporación súbita de una (o varias corrientes). El caso típico es el flujo a través de una restricción cuya caída de presión en forma adiabática provoca una vaporización parcial, debido a lo cual en un tanque posterior puede lograrse la separación en las fases líquido y vapor, respectivamente. • En el modelamiento de un separador de fases se asume que: • El líquido y el vapor tienen el tiempo de contacto suficiente para lograr el equilibrio • La presión de líquido y vapor son las del tanque separador, es decir, que no hay caída de presión • Existe solo una fase líquida y vapor

SEPARACION DE FASES INSTANTANEO

SEPARACION DE FASES INSTANTANEO • Para insertar el separador de fases realizamos lo seleccionamos desde nuestra paleta de objetos. • Especificamos la corriente de entrada y las Corrientes de salida

VESSEL SIZING • Vessel Sizing sirve para dimensionar equipos a partir de condiciones de operación dadas o también a partir de modelos propios de dimensionamiento. Esta utlility reporta datos sobre la geometría del equipo, las especificaciones de los materiales de construcción.

VESSEL SIZING

VESSEL SIZING

SEPARACION DE FASES INSTANTANEO • Procederemos a insertar un Calentador con la finalidad de obtener un mayor flujo de la fase gaseosa. • Las especificaciones del intercambiador son las siguiente • Caida de Presion = 5 psia • Temperatura de la corriente de salida 250 F

FUNCION AJUSTE • La función de ajuste varía un valor de una corriente (Variable Independiente) para cumplir con un valor requerido o especificación (Variable dependiente) en otro corriente u operación. • La operación “Adjust” puede desempeñar las siguientes funciones: • 1. Ajustar la variable independiente hasta que la variable dependiente encuentre el valor deseado • 2. Ajustar la variable independiente hasta que la variable dependiente se iguale al valor de la misma variable en otro objeto mas un valor adicional

FUNCION AJUSTE • Para instalar el botón “Adjust”, seleccione el botón “Adjust” en la paleta de objetos. De otra manera, seleccione la opción “Add Operation” del menú “Flowsheet” y seleccione la opción “Adjust”

• Se desea obtener un flujo de gas de 100 lb-mol/hr.

FUNCION AJUSTE • La Variable a Ajustar (Adjusted Variable) es aquella que interara para obtener el valor especificado para la Variable Objetivo. • La Variable Objetivo (Target Variable) es la variable a la cual se desea dar un valor fijo.

DIMENSIONAMIENTO CALENTADOR • Se produce un hidrocarburo el cual debido a condiciones climaticas se encuentra con una temperatura baja de 35 F y una presion de 1200 psia. Se desea utilizar el gas producido para alimentar el sistema de Gas instrumentos en la planchada de pozo el se utilizara el 2% del flujo producido del pozo, ¿Se podra utilizar el gas? ¿Que inconvenientes operacionales usted prevee? ¿Cuál debera ser la capacidad del calentador catalitico para tener una segura operaciones en los instrumentos?. El flujo de produccion es de 30 MMSCFD

DIMENSIONAMIENTO CALENTADOR • Se produce un hidrocarburo el cual debido a condiciones climaticas se encuentra con una temperatura de 90 F y una presion de 1200 psia. Se desea utilizar el gas producido para alimentar el sistema de Gas instrumentos en la planchada de pozo el se utilizara el 2% del flujo producido del pozo, ¿Se podra utilizar el gas? ¿Que inconvenientes operacionales usted prevee? ¿Cuál debera ser la capacidad del calentador catalitico para tener una segura operaciones en los instrumentos?. El flujo de produccion es de 30 MMSCFD

DIMENSIONAMIENTO CALENTADOR • Elegir el calentador con el fin de tener una temperatura en la corriente de salida que sea superior 20 F a la temperatura de formación de hidratos de la salida con el fin de evitar la formación de hidratos.

DIMENSIONAMIENTO CALENTADOR • Composicion del Gas Componente % Molar Metano

0.7829

Etano

0.0136

Propano

0.0068

I‐Butano

0.0068

n‐Butano

0.0034

I‐Pentano

0.0034

n‐Pentano

0.0020

Hexano

0.0007

Agua

0.1804

Total

0.7829

DIMENSIONAMIENTO CALENTADOR • Diagrama de flujo del proceso

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PROCESOS CON RECICLO

PROCESOS CON RECICLO • ASPEN HYSYS, es un simulador modular secuencial, el procedimiento de recirculación se realiza mediante un proceso iterativo el cual se realiza mediante la introducción de un bloque lógico denominado “Reciclo”.

PROCESOS CON RECICLO • La operación lógica de Reciclo de HYSYS se emplea para resolver un lazo en un sistema donde una corriente aguas abajo es mezclada con una corriente aguas arriba en el proceso. • Esta operación resuelve iterativamente, comparando el valor actual con el valor calculado y actualiza dicho valor. Esto se repite hasta que el valor cumpla con la tolerancia.

PROCESOS CON RECICLO • Para instalar la operación Reciclo en un proceso químico, seleccione el botón “Recycle” en la paleta de objetos, o haga clic sobre la opción Add Operation del menú Flowsheet y seleccione la opción Recycle

PROCESOS CON RECICLO • Para instalar la operación Reciclo en un proceso químico, seleccione el botón “Recycle” en la paleta de objetos, o haga clic sobre la opción Add Operation del menú Flowsheet y seleccione la opción Recycle

COMPRESION DE GAS EN TRES ETAPAS • La corriente gaseosa de entrada y de nombre “Alimento” se encuentra a 50°F y 80 psia y se comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cada una de las etapas de compresión el líquido que resulta después de un enfriamiento y separación de fases es recirculado a la entrada de la etapa de compresión que le antecede. Las condiciones de temperatura y presión son 120°F y 200 psia después de la primera etapa de compresión, 120°F y 500 psia después de la segunda etapa y 120°F y 1000 psia después de la tercera etapa.

COMPRESION DE GAS EN TRES ETAPAS • La corriente gaseosa de entrada y de nombre “Alimento” se encuentra a 50°F y 80 psia y se comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cada una de las etapas de compresión el líquido que resulta después de un enfriamiento y separación de fases es recirculado a la entrada de la etapa de compresión que le antecede. Las condiciones de temperatura y presión son 120°F y 200 psia después de la primera etapa de compresión, 120°F y 500 psia después de la segunda etapa y 120°F y 1000 psia después de la tercera etapa.

FUNCION SET • La operación “Set” se utiliza para establecer el valor de una variable de proceso específica mediante una relación lineal con otra variable de proceso. La relación es entre las mismas variables de proceso en dos objetos similares; por ejemplo, la temperatura en dos corrientes o el UA en dos intercambiadores de calor. La operación puede emplearse tanto en simulación estacionario como dinámica

FUNCION SET • La variable dependiente u objetivo se define en términos de la variable independiente o fuente de acuerdo a la siguiente relación lineal Y = MX + B Siendo: • Y = variable dependiente u objetivo • X = variable independiente o fuente • M = multiplicador o pendiente • B = ajuste o intercepto

FUNCION SET • Para instalar la operación “Set”, seleccione el botón “Set” en la paleta de objetos ó seleccione “Add Operation” del menú “Flowsheet” y seleccione la opción “Set”

RELACION NO LINEAL ENTRE VARIABLES • El botón “Set” de HYSYS permite el establecimiento, solamente, de relaciones lineales entre variables. Las relaciones no lineales son posibles introducirlas en una simulación, mediante la importación, cálculos y exportación de variables a la hoja de cálculo que se encuentra incluida en la paleta de objetos.

RELACION NO LINEAL ENTRE VARIABLES • Mediante la hoja de cálculo se pueden hacer algunas operaciones matemáticas como suma, potenciación o radicación; manejo de relaciones lógicas como condicionales o conjunciones y permite el manejo de ciertas funciones matemáticas como las trigonométricas. • El procedimiento consiste en importar las variables requeridas para el establecimiento de las relaciones, realizar los cálculos para estimar los valores de otras variables que se exportarán para asignarlas a algún objeto, ya sea unidad de proceso o corriente.

ESTUDIO TRAMPA LANZADORA • Se tiene la siguiente información de un Lanzador de Chancho existente.

ESTUDIO TRAMPA LANZADORA • Se pide verificar si el diámetro de la línea de pateo y la línea principal se encuentran correctamente dimensionadas para ello se debe verificar las variables criticas de flujo como ser la velocidad del gas y la gradiente de presión (DELTA P/100 PIES) el gas se encuentra a 90 ºF y una presión de 915 psia y un flujo de 25 MMSCFD y se tiene la siguiente cromatografía:

ESTUDIO TRAMPA LANZADORA • Composicion del Gas Componente % Molar Metano

0.8569

Etano

0.053

Propano

0.03

I‐Butano

0.021

n‐Butano

0.023

I‐Pentano

0.0044

n‐Pentano

0.0037

Hexano

0.008

sad COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Especificar en forma columna de destilación.

simplificada

una

• Estimar un tamaño y desempeño simplificado de una columna de destilación mediante el procedimiento de Fenske-Underwood-Gililand.

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • La Shortcut Column desarrolla los cálculos no rigurosos para torres simples con el método Fenske-Underwod. • Con el método de Fenske se calcula el número mínimo de platos y el de Underwood calcula la relación de reflujo mínima.

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • La Shortcut Column (COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA) se estiman: • Los flujos de vapor en la seccion de rectificacion y agotamiento. • Flujo de líquido en la seccion de rectificacion y agotamiento. • Flujo de Calor en el Condensador • Flujo de Calor en el Rehervidor • Plato de Alimentacion optimo • Numero de Platos ideal

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Esta unidad da valores iniciales para las torres rigurosas • Está limitado para torres simples.

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Para insertar la ShortCut Column se lo encuentra con el botón de la paleta de objetos.

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA Parámetros

Valor

Light key Propane in Bottoms

0,025

Heavy Key i‐Butane in Distillate

0,025

Condenser Pressure

100 psia

Reboiler Pressure

103 psia

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Se observa que solo basta con introducir el porcentaje de Propano en la parte pesada y en el i-Butano en la parte liviana calcula el reflujo minimo ¿A que se debe el calculo del reflujo minimo?

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Se debe a que ya teniendo solo las composiciones de la fraccion pesada y liviana se puede hallar el reflujo minimo mendiante la siguiente ecuacion:

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA

COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA • Al insertar la relación de Reflujo (External Reflux Ratio) llega a converger la columna de destilacion simplificada

• Con lo cual hallar e flujo de vapor liquido tanto para la zona de agotamiento como para la zona de rectificación y el calor tanto para el condensador como para el rehervidor

sad COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA (SOUR WATER STRIPPER)

COLUMNA DE DESTILACION METODO RIGUROSO • Esta columna de Destilacion a diferencia de la ShortCut Column o torre de Destilacion simplificada no me puede calcular ni el numero de platos ni el reflujo minimo ni el plato optimo de alimentacion, ya que en esta columna con criterio y base se debe insertar datos teniendo siempre en cuenta Manuales o Normas, o bien utilizar especificaciones de una torre ya implementada

COLUMNA DE DESTILACION METODO RIGUROSO • HYSYS dispone de tres columnas de destilación rigurosa con rehervidor parcial que se diferencian en el tipo de condensador. • En una columna de destilación con condensador total, el vapor de tope se transforma completamente en líquido en su punto de burbuja y este, a su vez, se divide en dos fracciones de reflujo y destilado parte de este es recirculado a la columna y la otra parte es recogida como el destilado

COLUMNA DE DESTILACION METODO RIGUROSO • En una columna de destilación con condensador parcial, el vapor de tope se condensa parcialmente en dos fases líquido-vapor en equilibrio. La fracción condensada, a su vez es dividida en reflujo y destilado. Si el condensador es parcial con reflujo total todo el condensado es recirculado a la columna

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Una corriente de agua que contiene ácido sulfhídrico y amoníaco se precalienta mediante el calor transferido por una corriente que proviene de los fondos de una columna de destilación. • La corriente de agua ácida caliente se destila a unas condiciones tales que el producto de fondo es agua del 99.99 % mol pura y es recogida como el producto del tratamiento después de su utilización como fluido caliente en el pre-calentador. • El vapor que emerge de la columna de destilación es una mezcla de vapor de agua concentrado en los otros dos componentes que deberá determinarse si se sigue tratando o se aprovecha, pero en esta simulación se deja como el otro efluente del proceso.

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA


COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Luego de especificar la corriente alimento hacemos pasar el fluido por el intercambiador de calor el cual se encuentra representado con el siguiente boton en nuestra paleta de objeto • ¿Porque lado debe pasar la corriente Alimento? ¿Por los tubos o por la coraza? ¿Porque?

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Se debe especificar las corrientes de entrada y salida para el intercambiador y tambien la caida de presion tanto por los tubos como para la carcasa

• Para este ejemplo utilizaremos el modelo Weighted (Ponderado), especificar la temperatura de la corriente “Entrada Columna” = 200 F

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Luego procederemos a insertar nuestra columna de destilacion la cual se encuentra en nuestra paleta de objeto con el siguiente boton luego procederemos a insertar las corrientes de entrada y salida y las líneas de energía



•

Luego dar “Next”, si se tuviera especificacion de temperatura se puede dar de igual manera y luego dar click en “Done” si se tuviera alguna especificacion de reflujo o flujo de vapor se puede especificar.


COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA •

Para proceder a dar especificacion ya sean de flujo de vapor, relacion de reflujo y otras especificacion se debe ir a la opcion de “Specs”, procedemos a eliminar todas y observamos los grados de libertad.

• Los grados de libertad son los numeros de especificaciones que yo puedo suministrar a la columna de destilacion para que pueda converger.

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA Parámetros

Especificacion

Especificar Fraccion de un componente a la salida

Column Component Fraction

Especificar Relacion de Reflujo

Colum Reflux Ratio

Especificar Porcentaje de Recuperacion por componente

Column Component Recovery

Especificar flujo (masico, molar o volumetrico) de corrientes de salida

Column Draw Rate

Especificar relacion de componente

Column Component Ratio

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Nos dan los siguientes parametros: • Contenido de Amoniaco en la corriente de fondo no debe ser mas de 10 ppm = 1E-5 % mol de NH3. • Relacion de Reflujo = 10

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Para añadir una especificacion hacemos click en “Add” y según la anterior tabla seleccionamos el tipo de especificacion para el % de Amoniaco presente en la corriente fondo seleccionamos “Column Component Fraction” y para el reflujo seleccionamos “Column Reflux Ratio”



• Podemos observar que al darle especificaciones el numero de grados de libertad van disminuyendo

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA • Luego vamos a la opcion “Monitor” y luego de haber especificado nuestra columna procedemos a dar click en el boton “Reset” y luego “Run”

COLUMNA DESPOJADORA DE AGUA ACIDA Type of Column

Damping Factor

All hydrocarbon columns from demethanizers to debutanizers to crude distillation units.

1.0

Non‐hydrocarbon columns including air separation, nitrogen rejection.

1.0

Most petrochemical columns including C2= and C3= splitters, BTX columns.

1.0

Amines absorber

Amines absorber

Amines regenerator, TEG strippers, sour water strippers

0.25 to 0.50

Highly non‐ideal chemical columns without azeotropes.

0.25 to 0.50

Highly non‐ideal chemical columns with azeotropes.

0.50 to ‐1.0

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PLANTA DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO

PLANTA DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO • El proceso de ajuste de punto de rocío de gas consiste en el enfriamiento del mismo mediante refrigeración mecánica para eliminar los componentes más pesados, ya que estos pueden condensar durante la fase de transporte. • Para el enfriamiento se utiliza un gas refrigerante como etano, propano o amoníaco, dependiendo de la especificación que se pretenda alcanzar y de la cantidad de líquidos que se requiere recuperar. El propano es el refrigerante más comúnmente utilizado.

PLANTA DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO • Mediante un ciclo frigorífico, el refrigerante enfría el gas, produciendo que sus fracciones más pesadas condensen y puedan ser removidas de la corriente por gravedad en un separador frío. • Además del ajuste del punto de rocío de gas, los hidrocarburos líquidos separados generan un impacto económico ya que tanto el LPG como la Gasolina obtenida tienen un alto valor de venta.

PLANTA DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO •

Parametros para el tren de fraccionamiento de Gas Natural

•

Fuente.- GPSA

PLANTA DE AJUSTE DE PUNTO DE ROCIO •

La simulacion ira siguiendo el siguiente diagrama

Simulación de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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